1、電磁場課前回顧1第1頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1.電荷守恒定律:與外界沒有電荷交換的系統,正負電荷的代數和保持不變2.電荷量子化3.庫侖定律4.電場強度I.電場強度計算方法1.由定義2.點電荷系3. 連續帶電體：矢量積分法2第2頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1、有限長均勻帶電直桿：P2、 無限長均勻帶電直桿：1= /2, 2=/2,3. 有限棒長l ，P點距離直桿無窮遠：相當于點電荷在P點產生的電場均勻帶電直桿：3第3頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六均勻帶電圓環：由場對稱性 E=02、環心處O點的場強：x=0E=03、距

2、離園環無限遠處的P點的場強：當 x R, 相當于點電荷在P點產生的電場1、圓環軸線上P點的場強：4.場強極大值位置：令4第4頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1、圓盤軸線上P點的場強：均勻帶電圓盤：相當于點電荷的場強即無限大帶電平面附近的電場，可看成是均勻場，場強垂直于板面，方向由所帶電荷的正負決定。3、當2、當5第5頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六2. 電通量1.電力線3.靜電場中的高斯定理.電場強度計算方法1.具有高度對稱的場，利用高斯定理2.靈活運用電場的疊加原理如空心均勻帶電球體，求球心連線上P點的場強。6第6頁，共49頁，2022年，5月20

3、日，0點8分，星期六1.電場力的功2.靜電場中的環路定理3.電場力做功和電勢能的關系：4. 電勢能零點：5. P點的電勢能6.電勢7.電勢差7第7頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六.電勢的計算方法定義（2）點電荷系的電勢（1）點電荷的電勢（為電勢0點）（3）代數積分法連續帶電體場強的線積分法(為電勢0點)8第8頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六等勢面等勢面的特點:1.在靜電場中沿等勢面移動電荷電場力不作功。2.電力線垂直于等勢面。3.電力線指向電勢下降的方向。電場強度與電勢的關系：電場中電勢相同的各點組成的曲面稱為等勢面.電場強度計算方法若電勢已知，利用

4、場強與電勢的微分關系9第9頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六2、感應電荷1、導體的靜電感應現象一、靜電場中的導體導體內部的總場強3、感應電場二、靜電平衡時導體中的電場特性：1、導體表面電場強度垂直導體的表面。2、整個導體是個等勢體。3、導體內無凈電荷，所有電荷分布于外表面。4、孤立導體電荷面密度與導體表面曲率半徑成反比；5、導體表面附近的場強大小為10第10頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1、 空腔內無電荷：空腔內表面無電荷，全部電荷分布于外表面；空腔內場強E = 0空腔導體靜電屏蔽外電場。2、 空腔體原帶有電荷 Q ：將 q 電荷放入空腔內，內表面帶

5、有 -q 電電荷,外表面帶有 Q + q 電荷；外表接地可屏蔽內部電場變化對外部電場的影響。二、靜電平衡時導體空腔的性質 靜電屏蔽11第11頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1.電容器電容球形電容器平行板電容器一、電容器電容圓柱形電容器2.電容器串聯3.電容器并聯電容器的電容只與電容器的大小、形狀、電介質有關，而與電量、電壓無關。12第12頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六二、靜電場中的電介質1、 電介質的極化 1.無極分子的位移極化；有極分子的轉向極化2.極化電荷產生極化電場：3.介質內的電場：說明：13第13頁，共49頁，2022年，5月20日，0點

6、8分，星期六2、 極化強度 電極化強度 是反映介質極化程度的物理量。極化率e僅取決于電介質種類。為極化電荷的面密度電極化強度通過任意封閉曲面的通量： 說明：電介質沒極化：真空中：14第14頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六3、電位移矢量：4、介質中的高斯定理：真空中：介質中：介質中的高斯定理包含了真空中的高斯定理。與 的關系*只適用于各向同性的均勻介質。為外電荷的面密度15第15頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六六、電容器能量七、電場能量八、電場能量密度16第16頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六一、磁的基本現象 磁現象與電荷的運動有

7、著密切的關系。運動電荷既能產生磁效應，也能受磁力的作用。電場磁場運動電荷靜止電荷反映磁場性質的物理量：磁感應強度磁感應強度 的大?。簡挝?特斯拉(T)磁感應強度 的方向：小磁針在場點處時N極的指向。 17第17頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六二、畢奧薩伐爾定律研究電流元產生的磁感應強度載流導線上的電流元Idl，距它r 處的P點的磁感應強度的大小為：真空中的磁導率： 0= 410-7 TmA-1 的方向大?。悍较颍簽?與 之間的夾角。 的方向垂直于 和 所形成的平面。18第18頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六2.無限長載流直導線的磁場：3.半無限長載流

8、直導線的磁場：4.載流導線延長線上任一點的磁場：1.有限長載流直導線的磁場：19第19頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1.載流圓環軸線上一點的磁感應強度 2.載流圓環環心處x = 0;R3.圓弧電流中心處20第20頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1.螺線管長L，半徑為R，單位長度的匝數為n，軸線上的磁場強度：方向與電流滿足右手螺旋法則2.無限長：3.管端口處：q 0, q 0, B / vrB / (vr )方向三、運動電荷的磁場大小21第21頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六有限長均勻帶電直桿：無限長均勻帶電直桿：無限長載流直導

9、線的磁場：有限長載流直導線的磁場：P22第22頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六均勻帶電圓環軸線上P點的場強環心處O點的場強：P載流圓環軸線上一點的磁感應強度 載流圓環環心處x = 0 x = 0R23第23頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六一.磁力線 形象的描繪磁場分布的空間曲線（規定小磁針的N極指向為磁場的方向）二.磁力線性質2、磁力線為閉合曲線，沒有起點，也沒有終點。3、磁力線密處 B 大；磁力線疏處 B 小。1、磁力線不相交。4.磁力線與電流線互相套聯（每條磁力線至少應圍繞一根電流線）。24第24頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星

10、期六三.磁通量1）穿過某面元的磁通量2）穿過某一曲面的磁通量3）.穿過閉合曲面的磁通量磁場中的高斯定理磁場是無源場，磁力線為閉合曲線，磁場是旋場.磁場與電場有本質的區別，電場為保守場，是有源場,電力線是發散的。電場是散場。25第25頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六四、安培環路定理：磁感應強度沿閉合回路的線積分，等于環路所包圍的電流代數和乘以 0。1.通有電流 I，半徑為 R的圓柱形載流導體內、外的磁感應強度分布。r R 區域26第26頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六2.通有電流I線圈密度為 n螺線管管內一點的磁感強度 3.匝數為N，內徑R1,外徑R2

11、,通電流 I的環形載流螺線管管內的磁感應強度4.求無限大平面電流的磁場（已知電流線密度為j）方向平行平面垂直電流27第27頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六大小:方向: 垂直由 和 構成的平面。洛侖茲力不對運動電荷作功,只改變帶電粒子的運動方向一、磁場對運動電荷的作用洛倫茲力帶電粒作勻速直線運動。1、帶電粒子平行進入磁場28第28頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六帶電粒子的運動軌跡為圓周，洛倫茲力為向心力 周期：2、帶電粒子垂直進入磁場3、帶電粒子以任意角度進入磁場帶電粒子作螺旋形運動螺距半徑周期4.帶電粒子在磁場和電場中的運動29第29頁，共49頁，2

12、022年，5月20日，0點8分，星期六大?。?、電流元在磁場中所受磁場力方向：從 右旋到 ，大拇指指向 垂直由 和 構成的平面。二、磁場對載流導線的作用安培力2.一段電流在磁場中受力非均勻磁場中載流導線受力在均勻磁場中的受力等于從起點到終點的直線電流所受的安培力abI30第30頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六3.安培力與洛倫茲力的關系載流導體受到的安培力是大量運動電荷受到的洛倫茲力的宏觀表現。31第31頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六三、磁場對載流線圈的作用1.N匝載流線圈在磁場中受到的力矩大?。悍较?線圈正法線方向；磁矩1. = 0 時，線圈受力矩

13、為零。線圈處于穩定平衡態。2. = 90 時：線圈受力矩最大。3. = 180 時：線圈受力矩為零線圈處于非穩定平衡態。32第32頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1 .載流導線在磁場中運動時磁力的功2 .載流線圈在磁場中轉動時磁力矩的功四、磁力的功33第33頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六一、電磁感應回路中磁通量為： 當回路中的 B、S 三者之一發生變化，穿過導體回路的磁通量發生變化，則回路中就產生電流年底現象稱電磁感應現象。 電磁感應現象中產生的電流稱為感應電流，相應的電動勢稱為感應電動勢。34第34頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，

14、星期六判斷感應電流的方向的方法 感應電流的效果，總是反抗引起感應電流的原因。這個原因包括引起磁通量變化的相對運動或回路的形變。二.楞次定律感應電流方向的判斷方法:.回路中m 是增加還是減少；.由楞次定律確定 B感 方向；.由右手定則判定 I感 方向。35第35頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六法拉第電磁感應定律描述了感應電動勢與磁通量變化之間的關系。三、法拉第電磁感應定律1內容：導體回路中的感應電動勢的大小與穿過導體回路的磁通量的變化率成正比. 與回路 L繞向相反 ; 與回路 L繞向同向; 負號表示感應電動勢的方向與磁通量變化的關系。取值與我們預先選擇的回路方向有關。 若有

15、N匝線圈，若每匝磁通量相同，磁鏈36第36頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六感應電流與m隨時間變化率有關。2.感應電流、感應電量感應電量只與回路中磁通量的變化量有關，與磁通量變化的快慢無關。.確定回路中的磁感應強度 B ；.由求回路中的磁通量m；.由求出3.應用法拉第電磁感應定律解題的方法37第37頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六四、感應電動勢分類：（1）磁場源不變，導體（回路）運動，導體中載流子受到侖茲力的作用而產生動生電動勢。（2）導體（回路）不動，磁場源發生變化，由于變化的磁場在空間激發了渦旋電場，從而在導體中產生感生電動勢。38第38頁，共49

16、頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1.動生電動勢4.求導體元上的電動勢5.由動生電動勢定義求解。1.確定導體處磁場 ；3.分割導體元dl，確定的 與 的夾角2；2.確定 和 的夾角1；2.求動生電動勢的方法39第39頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六2、感生電動勢和感生電場 S是以l為邊界的任意曲面感應電場與磁場增量的方向成左手螺旋關系。變化的磁場能夠激發渦旋電場”,渦旋電場永遠和磁感應強度矢量的變化連在一起。40第40頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六當線圈中電流變化時，它所激發的磁場通過線圈自身的磁通量也在變化，使線圈自身產生感應電動勢的現

17、象叫自感現象。該電動勢稱為自感電動勢。1.自感現象2.自感系數L單位：亨利（H）自感系數 L 取決于回路線圈自身的性質（回路大小、形狀、周圍介質等）。3.自感電動勢如果回路自身性質不隨時間變化，則：41第41頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六自感系數的計算：假設線圈中的電流 I ；求線圈中的磁通量 m ；由定義求出自感系數 L。 則線圈的自感系數1.長直螺線管，線圈密度n，長度l，橫截面積S，插有磁導率為的磁介質，2. 內外半徑分別為R1、R2的兩個無限長同軸圓筒狀導體構成的電纜，兩圓筒中電流大小相等方向相反。則電纜單位長度的自感:42第42頁，共49頁，2022年，5月2

18、0日，0點8分，星期六 當線圈 1 中的電流變化時,所激發的磁場會在它鄰近的另一個線圈 2 中產生感應電動勢。這種現象稱為互感現象。該電動勢叫互感電動勢。1.互感現象2.互感系數互感系數與兩線圈的大小、形狀、磁介質和相對位置有關。3.互感電動勢43第43頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六4.互感系數的計算：假設線圈中的電流 I1 ；求另一個線圈中的磁通量21 ； 由定義求出互感系數 M=21/I1 1.在長直導線旁距 a 放置長 l、寬 b 的矩形導線框，則兩導體的互感系數44第44頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1.長 l、橫截面積 S 的長直螺線管，插有磁導率 的磁介質，繞線圈密度分別為 n1 、n2的兩個線圈，則兩線圈的互感系數2. 兩線圈完全耦合時，互感系數與自感系數之間的關系滿足：對于兩線圈不完全耦合時其中 k 為耦合系數,（0k1）45第45頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六兩線圈的自感系數分別為L1、L2，互感系數為M，串連后的自感系數L=?1）順串：兩個線圈中的磁場互相加強L1L2M2）反串：兩個線圈中的磁場互相減弱L2L1M46第46頁，共49頁，2022年，5月20日，0點8分，星期六1.線圈能量：2.磁場能量：3.